金屬礦山尾礦問(wèn)題及其綜合利用與治理

A匕金屬礦山尾礦問(wèn)題及其綜合利用與治理班 級(jí)：采礦1101學(xué)號(hào)：20111905

姓名：馬歆裕

指導(dǎo)教師：顧曉薇［摘要］?V.!□［摘要］?V.!□我國(guó)金屬礦山在地面積存的尾礦已達(dá)40多億t,并以每年約2.1億t的速度在增長(zhǎng)。金屬礦山尾礦的主要特點(diǎn)為顆粒極細(xì)、數(shù)量極大、毒性很強(qiáng)、濃度很低。尾礦庫(kù)占用大量土地尾礦庫(kù)工程事故，尾礦對(duì)地面環(huán)境和地下水源的污染等，迫切需要采用新技術(shù)開(kāi)展對(duì)尾礦綜合利用和治理的研究與開(kāi)發(fā)，包括回收利用尾礦中的金屬和非金屬元素，利用尾礦制作建筑材料或磁性肥料；采用各種措施全面治理尾礦，如設(shè)立地下尾礦庫(kù)，利用地面尾礦庫(kù)作排土場(chǎng)，尾礦膏體地面無(wú)壩堆放與同步復(fù)墾等，其最終目標(biāo)是建立“無(wú)尾礦山”。［關(guān)鍵詞］ 金屬礦山;尾礦;環(huán)境污染;地下尾礦庫(kù);尾礦膏體;無(wú)尾礦山金屬礦山尾礦問(wèn)題及其危害金屬礦山選礦廠排棄的尾礦是礦山主要固體廢棄物之一，其所引起的問(wèn)題和危害日趨嚴(yán)重。據(jù)1998年不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)金屬礦山在地面積存的尾礦已達(dá)40多億t,并以每年約2X108t的速度在增長(zhǎng)。金屬礦山尾礦的特點(diǎn)主要為：顆粒極細(xì)，如西石門(mén)鐵礦的尾礦,-74pm占70%;-38pm占50%,其他如黃金礦山和貴金屬礦山等,尾礦顆粒更細(xì)；數(shù)量極大，按重量計(jì)，我國(guó)鐵礦石開(kāi)采品位平均為32%,經(jīng)選礦后則68%以上為尾礦，有色金屬礦山如德興露天銅礦,開(kāi)采品位僅0.5%左右，經(jīng)選礦后則99.5%以上為尾礦，而黃金礦山開(kāi)采品位僅為幾克/噸，經(jīng)選礦后幾乎100%為尾礦;毒性很強(qiáng)，金屬礦選礦大多為浮選，浮選藥劑含大量有機(jī)、無(wú)機(jī)有毒化合物及油脂等，這些有毒物質(zhì)大部分都存留在尾礦中；輸送濃度很低，選礦廠輸送出來(lái)的尾礦漿，固體質(zhì)量百分比一般僅為20%左右，而80%以上則為水。目前，尾礦一般在地面筑壩存放，利用山谷修筑的尾礦壩占90%以上。尾礦壩的類(lèi)型絕大多數(shù)為土壩還有少量的土石混合壩或石壩。金屬礦山尾礦地面堆放所引起的一系列問(wèn)題和危害包括：占用大面積的土地或農(nóng)田；耗費(fèi)巨資建立尾礦庫(kù)和運(yùn)營(yíng)管理；尾礦壩潛在的工程災(zāi)害危及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全和礦山的安全;尾礦揚(yáng)塵污染大氣和環(huán)境;尾礦中的有害成分產(chǎn)生大量酸性水污染水源和土壤，破壞生態(tài)平衡;等等。尾礦壩工程災(zāi)害及防治.1尾礦壩工程災(zāi)害2.1.1我國(guó)發(fā)生的典型尾礦壩工程災(zāi)害舉例地震，1976年唐山大地震，首鋼大石河鐵礦尾礦壩裂縫、塌滑,天津堿廠石灰壩潰決;壩體失穩(wěn)而決口，1962年9月26日,云南錫業(yè)公司新冠選廠火谷都尾礦壩失穩(wěn)決口，約3個(gè)多小時(shí)奔涌出尾礦漿33X105m3，庫(kù)水38X104m3，造成下游村民傷亡和數(shù)千公頃農(nóng)田被淹沒(méi)，選廠停產(chǎn)3年。這是我國(guó)尾礦史上大事故，世界尾礦史上第三大事故;洪水漫頂而潰壩，1985年7月23日，湖南東坡鉛鋅礦尾礦壩因洪水漫頂而決口，47人死亡，200多戶(hù)居民受災(zāi);因滲漏造成管涌而破壞，1986年4月30日，安徽黃梅山鐵礦尾礦壩因壩體滲流導(dǎo)致潰壩，死亡19人，經(jīng)濟(jì)損失慘重。尾礦壩工程災(zāi)害防治需要研究的基本問(wèn)題2.2.1 地震烈度與壩體安全性的關(guān)系《中國(guó)地震烈度分區(qū)圖》（SSB-1990）是設(shè)計(jì)壩體的依據(jù),按我國(guó)規(guī)定，尾礦壩這樣的特殊構(gòu)筑物應(yīng)增加1度進(jìn)行校核。國(guó)際大壩委員會(huì)建議設(shè)計(jì)中可使用“最大可信地震”或“生產(chǎn)運(yùn)行地震”兩個(gè)指標(biāo)?！白畲罂尚诺卣稹笔谴髩畏?wù)期內(nèi)可能發(fā)生的最大地震；“生產(chǎn)運(yùn)行地震”是大壩服務(wù)期內(nèi)至少發(fā)生一次的地震。地震烈度與尾礦被液化的關(guān)系地震發(fā)生時(shí)，壩體與庫(kù)存的尾礦一起被強(qiáng)烈上下左右震動(dòng),已沉積的尾礦和庫(kù)水一起被液化，形成類(lèi)似泥石流的奔流沖擊壩體，造成尾礦壩破壞。液化往往是在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的。尾礦庫(kù)匯水區(qū)水文和洪水控制地球氣候變化使洪水控制變得更加困難。按礦山當(dāng)?shù)?0年一遇還是100年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)尾礦壩，其建設(shè)成本差別很大。尾礦壩長(zhǎng)期巖土穩(wěn)定性及滲流控制尾礦壩本身的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及庫(kù)區(qū)周?chē)綆r、土體滑坡的潛在可能性等;尾礦壩大多為土壩，有些為土石混合壩，滲流經(jīng)常發(fā)生，需要重視壩體注漿堵漏技術(shù)。尾礦對(duì)環(huán)境的污染及防治.1 尾礦對(duì)環(huán)境的污染尾礦對(duì)地面的環(huán)境污染主要表現(xiàn)在尾礦庫(kù)揚(yáng)塵和尾礦水對(duì)環(huán)境的污染兩方面：尾礦庫(kù)揚(yáng)塵。由于金屬礦山尾礦顆粒極細(xì)，排出的尾礦干固后極易揚(yáng)塵;若遇到刮大風(fēng)天氣，將有可能揚(yáng)起尾礦黑砂塵暴。1998年夏季，金川鎳礦的尾礦庫(kù)遇大風(fēng)刮起鋪天蓋日的尾礦砂塵暴，將附近路過(guò)的多名中小學(xué)生卷入尾礦庫(kù)中，造成重大人員傷亡事故。尾礦水對(duì)環(huán)境的污染。尾礦水中含有多種有害物質(zhì)，其來(lái)源為選礦過(guò)程中加入的浮選藥劑和礦石中的金屬元素。常見(jiàn)的有害物質(zhì)包括氰化物、黃藥、黑藥、松節(jié)油、銅、鐵、鉛、鋅以及砷、酚、汞等。尾礦水中的有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染是多方面的，危害人類(lèi)、動(dòng)物及植物的生命安全或健康，污染水源和土壤，破壞生態(tài)平衡，等等。尾礦對(duì)地下水源的污染。尾礦水除在地面造成環(huán)境污染外，尾礦中的多種重金屬元素和有害物質(zhì)還將進(jìn)入水體，污染地下水源。據(jù)一些統(tǒng)計(jì)資料表明，礦區(qū)周?chē)嬎乃|(zhì)，普遍達(dá)不到飲用水標(biāo)準(zhǔn):平均細(xì)菌總數(shù)達(dá)4500個(gè)/ml，pH值為4?6（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為細(xì)菌總數(shù)<100個(gè)/ml，pH值為6.5?9）。3.2防治尾礦對(duì)環(huán)境污染需要研究的問(wèn)題尾礦的絮凝結(jié)團(tuán)與快速沉積固結(jié)。在尾礦排放過(guò)程中，可添加少量廉價(jià)的絮凝劑促使尾礦微細(xì)顆粒結(jié)團(tuán)，以達(dá)到尾礦快速沉積和固結(jié)的目的，即使尾礦干固后也不易揚(yáng)塵。尾礦庫(kù)的覆蓋或植被。為了防止尾礦的遷移、揚(yáng)塵或流失，可在干固尾礦的表層覆蓋土、石、石灰粉、蘆葦、稻草等，或種植草皮、設(shè)置防風(fēng)林等。尾礦水的無(wú)害化處理。尾礦水的無(wú)害化處理是礦山廢水處理的一部分。目前，礦山廢水處理技術(shù)發(fā)展較快，有自然凈化法、中和法、硫化法、離子交換法、萃取法、鐵置換法、電滲析法、超濾法等或是組成各種聯(lián)合工藝。但仍需要研究流程更簡(jiǎn)單、成本更低的尾礦水的無(wú)害化處理方法。尾礦庫(kù)區(qū)巖體裂隙滲流的堵截技術(shù)。研究巖體裂隙灌漿堵截技術(shù),以防止尾礦中的重金屬元素和有害物質(zhì)進(jìn)入地下水源。尾礦的綜合利用與治理.1 尾礦資源的綜合利用事實(shí)上，尾礦是一種二次資源，應(yīng)當(dāng)充分地加以回收和利用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)尾礦資源的綜合利用主要集中在以下幾方面：尾礦再次分選。由于選礦技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，一些尾礦可以進(jìn)行再次分選以回收金屬元素和非金屬元素。尾礦制作建筑材料。尾礦可以用來(lái)制作某些建筑材料，如磚、水泥、砂石等;還可以用來(lái)制作某些建筑裝飾材料，如壁磚、地板磚等。尾礦制作磁性復(fù)合肥料。某些尾礦如鐵礦石尾礦，可以用來(lái)制作磁性復(fù)合肥料等。目前尾礦資源綜合利用存在的主要問(wèn)題是，所消耗掉的尾礦量不大，而大部分的尾礦還需要存放或治理。4.2尾礦的綜合治理4.2.1地下礦山利用地下采空區(qū)作尾礦庫(kù)。我國(guó)山東省金嶺鐵礦是一個(gè)成功的例子，其一個(gè)分礦先露天開(kāi)采，后轉(zhuǎn)地下用空?qǐng)霾傻V法開(kāi)采，現(xiàn)基本閉坑。金嶺鐵礦將該分礦的地下主要坑道進(jìn)行密閉處理，形成了一個(gè)露天坑（深超過(guò)80m）與地下采空區(qū)（深超過(guò)200m）相通的尾礦庫(kù)，用于處理其他分礦的尾礦。河北省西石門(mén)鐵礦的中部采區(qū)也正在積極建設(shè)利用地下采空區(qū)作尾礦庫(kù)。利用地下采空區(qū)作尾礦庫(kù)，關(guān)鍵問(wèn)題是要充分估計(jì)到地下尾礦庫(kù)對(duì)相鄰采礦作業(yè)的影響。建立無(wú)尾礦山，采礦與處理尾礦相結(jié)合。山東省濟(jì)南鋼鐵公司張馬屯鐵礦地處濟(jì)南市郊，無(wú)地可征用于建筑尾礦庫(kù)，因此，在礦山開(kāi)采的整體設(shè)計(jì)階段，就采用了膠結(jié)充填采礦法，即將選礦廠排出的尾礦經(jīng)濃縮后添加一定量的水泥再充回到采空區(qū)去。這樣，該礦成為名副其實(shí)的“無(wú)尾礦山”。建立無(wú)尾礦山，關(guān)鍵是礦山設(shè)計(jì)觀念需要變化。是投資建尾礦壩在地面堆放尾礦，還是投資大型設(shè)備再加上一定的運(yùn)營(yíng)成本來(lái)同步處理尾礦？4.2.2露天礦山利用尾礦庫(kù)做排土場(chǎng)已經(jīng)儲(chǔ)滿(mǎn)尾礦并停止使用的尾礦庫(kù)，或是正在使用的尾礦庫(kù)靠近壩體已干固的部分區(qū)段，可以設(shè)計(jì)用作露天礦山排土場(chǎng)。這樣做的好處很多，可以節(jié)省排土場(chǎng)的占地面積，又可以防止尾礦庫(kù)揚(yáng)塵。關(guān)鍵問(wèn)題是需要研究具體礦山高邊坡排土場(chǎng)的穩(wěn)定性與可能發(fā)生的泥石流問(wèn)題。4.2.3尾礦膏體地面無(wú)壩堆放與同步復(fù)墾所謂尾礦膏體，是指固體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為76%?82%左右，水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為24%?18%左右的尾礦漿，這個(gè)比例依各礦山尾礦性質(zhì)的不同而有所變化。尾礦膏體可以通過(guò)砂泵或在自重條件下用管道輸送，象牙膏一樣在卸料點(diǎn)排出，而無(wú)多余的重力水從膏體中滲出。作為新出現(xiàn)的充填采礦方法的一種，近年來(lái)膠結(jié)尾礦膏體在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。金川有色金屬公司與北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院合作,經(jīng)過(guò)近10年的試驗(yàn)研究，在1999年8月成功地將膏體充填系統(tǒng)正式投入工業(yè)化生產(chǎn)。但是，使用膏體技術(shù)全部處理選礦廠排出的尾礦,在國(guó)內(nèi)外還只是剛剛起步。美國(guó)愛(ài)達(dá)荷州NewJersey露天金礦是一個(gè)新建礦山[3],設(shè)計(jì)采用膏體地面無(wú)壩堆放處理選廠尾礦。尾礦膏體排料區(qū)占地面積0.6km2,采用4個(gè)管道卸料點(diǎn)卸料，膏體輸送水平距離約460m,用砂泵加壓泵